Presentasi sedang didownload. Silahkan tunggu

Presentasi sedang didownload. Silahkan tunggu

Bab 4 Aliran Dalam Pipa Desain, Fabrikasi, dan inspeksi Sistem Perpipaan 1 BAB IV ALIRAN FLUIDA DALAM PIPA  Pressure Drop  Aliran Fluida  Persamaan.

Presentasi serupa


Presentasi berjudul: "Bab 4 Aliran Dalam Pipa Desain, Fabrikasi, dan inspeksi Sistem Perpipaan 1 BAB IV ALIRAN FLUIDA DALAM PIPA  Pressure Drop  Aliran Fluida  Persamaan."— Transcript presentasi:

1 Bab 4 Aliran Dalam Pipa Desain, Fabrikasi, dan inspeksi Sistem Perpipaan 1 BAB IV ALIRAN FLUIDA DALAM PIPA  Pressure Drop  Aliran Fluida  Persamaan Kontinuitas  Persamaan Bernoulli  Karakteristik Aliran Di Dalam Saluran/Pipa  Karakteristik Aliran Melalui Sambungan- Sambungan  Pressure Drop  Aliran Fluida  Persamaan Kontinuitas  Persamaan Bernoulli  Karakteristik Aliran Di Dalam Saluran/Pipa  Karakteristik Aliran Melalui Sambungan- Sambungan

2 Bab 4 Aliran Dalam Pipa Desain, Fabrikasi, dan inspeksi Sistem Perpipaan Pendahuluan  Sistem perpipaan adalah suatu sistem yang banyak digunakan untuk memindahkan fluida, baik cair, gas, maupun campuran cair dan gas dari suatu tempat ke tempat yang lain  Sistem perpipaan yang lengkap terdiri atas :  Pipa  Sambungan-Sambungan (fitting)  Peralatan pipa (pompa)  dll  Sistem perpipaan adalah suatu sistem yang banyak digunakan untuk memindahkan fluida, baik cair, gas, maupun campuran cair dan gas dari suatu tempat ke tempat yang lain  Sistem perpipaan yang lengkap terdiri atas :  Pipa  Sambungan-Sambungan (fitting)  Peralatan pipa (pompa)  dll

3 Bab 4 Aliran Dalam Pipa Desain, Fabrikasi, dan inspeksi Sistem Perpipaan Pressure Drop  Terjadi akibat aliran fluida mengalami gesekan dengan permukaan saluran  Dapat juga terjadi ketika aliran melewati sambungan pipa,belokan,katup, difusor, dan sebagainya  Besar Pressure Drop bergantung pada : * Kecepatan aliran * Kekasaran permukaan * Panjang pipa * Diameter pipa

4 Bab 4 Aliran Dalam Pipa Desain, Fabrikasi, dan inspeksi Sistem Perpipaan Aliran Fluida Jenis Aliran Fluida :  Steady atau tidak steady  Laminar atau Turbulen  Satu, dua, atau tiga dimensi  Steady jika kecepatan aliran tidak merupakan fungsi waktu ( dv/dt = 0)  Aliran laminer atau turbulen tergantung dari bilangan Reynolds  Aliran satu dimensi terjadi jika arah dan besar kecepatan di semua titik sama  Aliran dua dimensi terjadi jika fluida mengalir pada sebuah bidang (sejajar suatu bidang) dan pola garis aliran sama untuk semua bidang

5 Bab 4 Aliran Dalam Pipa Desain, Fabrikasi, dan inspeksi Sistem Perpipaan 5 •Garis arus adalah kurva imajinasi yang digambar mengikuti pergerakan fluida untuk menunjukan arah pergerakan aliran fluida tersebut •Vektor kecepatan pada setiap titik kurva : •Tidak memiliki arah normal •Tidak akan ada aliran yang berpindah dari suatu garis arus ke garis arus lain Gambar garis arus dan vektor kecepatan

6 Bab 4 Aliran Dalam Pipa Desain, Fabrikasi, dan inspeksi Sistem Perpipaan Persamaan Kontinuitas Persamaan kontinuitas diperoleh dari hukum kelestarian massa yaitu: Massa jenis fluida Luas penampang aliran Kecepatan aliran Dimana Fluida inkompressibel Catatan : Bidang A dan V harus tegak lurus satu sama lainnya

7 Bab 4 Aliran Dalam Pipa Desain, Fabrikasi, dan inspeksi Sistem Perpipaan 7 Contoh 1. Jika kecepatan aliran alir pada pipa berdiameter 12 cm adalah 0,5 m/s, berapa kecepatan aliran tersebut jika pipa dikecilkan menjadi 3 cm?

8 Bab 4 Aliran Dalam Pipa Desain, Fabrikasi, dan inspeksi Sistem Perpipaan Persamaan Bernoulli  Merupakan salah satu bentuk penerapan hukum kelestarian energi  Prinsipnya adalah energi pada dua titik yang dianalisis haruslah sama  Untuk aliran steady dan fluida inkompressibel (perubahan energi dalam diabaikan) persamaan yang diperoleh adalah : Dimana: Z = ketinggian H L = head loss dari titik 1 ke titik 2

9 Bab 4 Aliran Dalam Pipa Desain, Fabrikasi, dan inspeksi Sistem Perpipaan 9 Contoh 2 Gambar di bawah menunjukkan aliran air dari titik A ke titik B dengan debit aliran sebesar 0,4 m 3 /s dan head tekanan pada titik A = 7 m. Jika diasumsikan tidak ada losses antara titik A dan titik B, tentukan head tekanan di titik B Penyelesaian:

10 Bab 4 Aliran Dalam Pipa Desain, Fabrikasi, dan inspeksi Sistem Perpipaan Karakteristik Aliran Di Dalam Saluran/Pipa  Aliran di dalam suatu saluran selalu disertai dengan friksi  Aliran yang terlalu cepat akan menimbulkan pressure drop yang tinggi sedangkan aliran yang terlalu lambat pressure drop-nya akan rendah akan tetapi tidak efisien  Kecepatan aliran perlu dibatasi dengan memperhatikan : * Besarnya daya yang dibutuhkan * Masalah erosi pada dinding pipa * Masalah pembentukan deposit/endapan * Tingkat kebisingan yang terjadi

11 Bab 4 Aliran Dalam Pipa Desain, Fabrikasi, dan inspeksi Sistem Perpipaan 11 Harga-harga kecepatan aliran air yang dianjurkan untuk berbagai pemakaian ServiceDaerah kecepatan (fps) Keluaran pompa8-12 Pipa isap pompa4-7 Saluran pembuangan4-7 Header4-15 Riser3-10 Service umum5-10 Air minum3-7

12 Bab 4 Aliran Dalam Pipa Desain, Fabrikasi, dan inspeksi Sistem Perpipaan 12 Jenis fluidaKecepatan maksimum [ft/s] Uap untuk proses 120  150 Slurry 5  10 Uap air 100  130 Air 6  10 Fluida cair 100/  1/2 Kecepatan maksimum aliran fluida dalam pipa

13 Bab 4 Aliran Dalam Pipa Desain, Fabrikasi, dan inspeksi Sistem Perpipaan 13 Penggunaan Material Pipa dan Sambungan yang Dianjurkan

14 Bab 4 Aliran Dalam Pipa Desain, Fabrikasi, dan inspeksi Sistem Perpipaan 14 Kerugian yang terdapat di dalam aliran fluida  Kerugian tekanan (Pressure Drop) atau  Kerugian head ( Head Loss) Faktor yang mempengaruhi kerugian di dalam aliran fluida:  Kecepatan aliran  Luas penampang saluran  Faktor friksi  Viskositas  Densitas fluida

15 Bab 4 Aliran Dalam Pipa Desain, Fabrikasi, dan inspeksi Sistem Perpipaan 15 Persamaan matematis kerugian tekanan di dalam saluran sirkuler Hubungan antara head dan tekanan : Kerugian head (head loss) : Dimana :  P = kerugian tekanan d = diameter pipa V = kecepatan aliran f = faktor friksi l = panjang pipa g = grafitasi h = head Catatan: harga f untuk pipa-pipa tertentu dapat dicari dengan menggunakan diagram Moody dengan terlebih dahulu menghitung bilangan Reynolds

16 Bab 4 Aliran Dalam Pipa Desain, Fabrikasi, dan inspeksi Sistem Perpipaan 16 Kerugian head dengan menggunakan konstanta K sebagai pengganti faktor friksi Kerugian tekanan dengan menggunakan konstanta K sebagai pengganti faktor friksi Catatan : Kerugian aliran akan semakin besar jika kecepatan aliran semakin cepat dan saluran semakin panjang

17 Bab 4 Aliran Dalam Pipa Desain, Fabrikasi, dan inspeksi Sistem Perpipaan 17 Diagram Moody

18 Bab 4 Aliran Dalam Pipa Desain, Fabrikasi, dan inspeksi Sistem Perpipaan 18 Grafik Kerugian Head untuk Sistem Pipa Tertutup

19 Bab 4 Aliran Dalam Pipa Desain, Fabrikasi, dan inspeksi Sistem Perpipaan 19 Grafik Kerugian Head untuk Sistem Pipa Terbuka

20 Bab 4 Aliran Dalam Pipa Desain, Fabrikasi, dan inspeksi Sistem Perpipaan 20 Nomogram 1. Liquid Pressure Drop for Viscous Flow

21 Bab 4 Aliran Dalam Pipa Desain, Fabrikasi, dan inspeksi Sistem Perpipaan Karakteristik Aliran Melalui Sambungan-Sambungan Bentuk-bentuk sambungan pada sistem perpipaan:  Sambungan lurus  Sambungan belok  Sambungan cabang  Sambungan dengan perubahan ukuran saluran Cara-cara penyambungan pada sistem pemipaan:  Ulir  Press  Flens  Lem  Las

22 Bab 4 Aliran Dalam Pipa Desain, Fabrikasi, dan inspeksi Sistem Perpipaan 22 Persamaan matematis kerugian akibat sambungan (kerugian minor) dalam sistem pemipaan: Keterangan: K = Koefisien hambatan minor

23 Bab 4 Aliran Dalam Pipa Desain, Fabrikasi, dan inspeksi Sistem Perpipaan 23 Resistance Coefficients for Open Valves, Ebow, and Tees

24 Bab 4 Aliran Dalam Pipa Desain, Fabrikasi, dan inspeksi Sistem Perpipaan 24 Resistance Coefficients for Expansion and Constractions

25 Bab 4 Aliran Dalam Pipa Desain, Fabrikasi, dan inspeksi Sistem Perpipaan 25 Contoh Jenis Sambungan dan Panjang Ekivalennya

26 Bab 4 Aliran Dalam Pipa Desain, Fabrikasi, dan inspeksi Sistem Perpipaan 26 Contoh Jenis Sambungan dan Panjang Ekivalennya (Lanjutan)

27 Bab 4 Aliran Dalam Pipa Desain, Fabrikasi, dan inspeksi Sistem Perpipaan 27 Special Fitting Losses In Equivalent Feet of Pipe

28 Bab 4 Aliran Dalam Pipa Desain, Fabrikasi, dan inspeksi Sistem Perpipaan 28 Representative Equivalent Length in Pipe Diameters (L/D)

29 Bab 4 Aliran Dalam Pipa Desain, Fabrikasi, dan inspeksi Sistem Perpipaan Beberapa Contoh Perhitungan Karakteristik Aliran Sistem Di Dalam Sistem Pemipaan Contoh 1. Suatu sistem pemipaan terdiri dari komponen seperti gambar. Air mengalir dengan kecepatan sebesar 9,7 fps dan diameter 6 inch. Pipa tersebut adalah pipa baru dengan panjang 1200 ft. Katup gerbang berada pada posisi terbuka penuh. Tentukan kerugian tekanan dari titik 1 hingga titik 3.

30 Bab 4 Aliran Dalam Pipa Desain, Fabrikasi, dan inspeksi Sistem Perpipaan 30 Penyelesaian: Kerugian aliran dari titik 1s.d 3 adalah jumlah dari kerugian- kerugian aliran pada pengecilan penampang di titik 1, kerugian friksi sepanjang pipa 1 s.d 2 dan kerugian pada katup. Dari grafik resistance coefficient for expantion and constraction diperoleh harga K= 0,42 untuk titik 1, sehingga kerugiannya: Aliran yang terjadi adalah turbulen. Jika kekasaran pipa 0,0017 maka dengan mengunakan diagram Moody diperoleh f = 0,023

31 Bab 4 Aliran Dalam Pipa Desain, Fabrikasi, dan inspeksi Sistem Perpipaan 31 Kerugian friksi pada saluran pipa : Kerugian melalui katup : Dari tabel Representative Equivalent Length in Pipe Diameters (L/D) dengan l/D = 13 maka diperoleh: Jadi kerugian aliran total dari sistem antara 1 s.d 3 adalah 1, ,6 + 0,43 + ft = 82,49 ft atau 35,7 psi

32 Bab 4 Aliran Dalam Pipa Desain, Fabrikasi, dan inspeksi Sistem Perpipaan 32 Contoh 2. Apabila sistem pada contoh 1 besar pembukaan katup diubah menjadi 50 % maka hitunglah laju aliran yang terjadi. Untuk kasus ini aliran total antara titik 1 s.d 3 tidak berubah yaitu tetap sebesar 82,49 ft. Penyelesaian: Untuk katup terbuka ½ harga l/D berubah menjadi 160 sehingga panjang ekivalennya untuk diameter 6 in menjadi L ekivalen = 160(6/12) = 80 ft Titik pemasukan 1 mempunyai K = 0,42 dengan panjang 9,1 ft. Jadi panjang total ekivalennya yaitu ,1= 1289,1 ft

33 Bab 4 Aliran Dalam Pipa Desain, Fabrikasi, dan inspeksi Sistem Perpipaan 33 Untuk penyelesaian ini dimisalkan kecepatan aliran 5 fps dengan bilangan Re = dan kekasaran relatif sehingga diperoleh f = 0,023. Terlihat disini bahwa harga faktor friksi tidak berubah dengan contoh 1. Hasil tersebut di atas menunjukan bahwa perubahan bukaan katup sebesar 50% hanya mengubah kapasitas aliran sebanyak 3% saja. Penyelesaian contoh ini juga dapat dilakukan dengan menggunakan diagram Hazen-William yaitu: Kerugian aliran yang terjadi perseratus ft panjang pipa adalah : Dengan diameter pipa 6 in maka dari diagram diperoleh aliran kira-kira 9,4 fps

34 Bab 4 Aliran Dalam Pipa Desain, Fabrikasi, dan inspeksi Sistem Perpipaan 34 Dari contoh di atas dapat disimpulkan bahwa desain sistem tersebut kurang baik karena perubahan bukaan katup 50% tidak mempengaruhi besar laju aliran yang terjadi. Untuk mendapatkan gambaran maka katup gerbang diganti dengan katup globe dengan bukaan 50 %, panjang ekivalen rata-rata l/D = 740. Dengan menggunakan prosedur di atas maka diperoleh penurunan aliran sebanyak 13 %. Kesimpulannya yaitu perencanaan sistem pemipaan ini tidak baik walaupun air masih dapat dialirkan.

35 Bab 4 Aliran Dalam Pipa Desain, Fabrikasi, dan inspeksi Sistem Perpipaan 35 END OF CHAPTER IV END OF CHAPTER IV


Download ppt "Bab 4 Aliran Dalam Pipa Desain, Fabrikasi, dan inspeksi Sistem Perpipaan 1 BAB IV ALIRAN FLUIDA DALAM PIPA  Pressure Drop  Aliran Fluida  Persamaan."

Presentasi serupa


Iklan oleh Google